JPH04305260A - 電気集じん機用パルス電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気集じん機に関し、特
にガス中のダストをイオン化させ、電極上に集めるため
、放電極と集じん極の間にパルス状高電圧を印加する電
気集じん機用のパルス電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４を参照して電気集じん機の概略を説
明する。

【０００３】図４（Ａ）は電気集じんの原理を示す。第
１電極５１と第２電極５２の間に直流高圧電源５３によ
って直流高電圧を印加すると、第１電極５１と第２電極
５２の間に静電界が形成される。図示のように、第１電
極５１が点状もしくは線状であり、第２電極５２が面状
であるとすると、形成される電界強度は第１電極５１の
周囲で強い。電界がある程度以上強い領域には、コロナ
放電を生じ、ガス分子をイオン化する作用が生じる。こ
の領域をイオン化圏５６で示す。イオン化圏５６内のガ
ス分子は、イオン化してガスイオン５７と電子５８を形
成する。

【０００４】第２電極５２が図示のように接地されてい
る場合、第１電極５１には負電圧が印加されている。こ
の第１電極５１周囲の空間にとって第２電極５２は正極
性となる。このため、イオン化圏５６で形成された電子
および負イオンは、第２電極５２の方向に移動する。こ
の中間の空間に、ガス中のダスト５９が存在すると、電
子はこのダスト表面に付着しダストを負に帯電させる。 このようにして、負に帯電したダスト５９は静電界の作
用により第２電極５２の方向に引き寄せられ第２電極５
２表面に付着し、ダストの堆積６０を形成する。

【０００５】このようにして、ガス中の粒子の大部分は
負に帯電され、第２電極５２に付着する。残りの粒子は
第１電極５１の方に引き寄せられる。このようにして、
ガス中のダストが電極上に集められる。このようにダス
ト粒子を吸引した第１電極５１、第２電極５２を槌打ち
等によって叩くことによって堆積したダスト６０は取り
除かれ、ホッパ等に集めることができる。

【０００６】第１電極５１はコロナ放電を発生させる作
用を有するので放電極と呼ばれ、第２電極５２は大部分
のダストを吸着させるので集じん極と呼ばれる。

【０００７】図１（Ｂ）は、放電極と集じん極の具体的
な構成例を概略的に示す。図示の構成において、集じん
極は断面がΣ状の形状とされ、ガス通路両側に対向して
ガス通路を画定する。このガス通路中央部に放電極５１
が配置される。放電極５１は線状であったり、ガスの流
れの方向に薄い平板状の形状を有する。なお、放電極５
１、集じん極５２とも紙面に垂直な方向に長い形状を有
する。このような放電極５１と集じん極５２の間に直流
高圧を印加すると、イオン化圏５６が図示のように形成
される。

【０００８】なお、このような電気集じんにおいて、放
電極と集じん極の間に定常的に直流高圧を印加すると、
高電気抵抗のダストでは逆電離の発生により、集じん性
能の低下を生じ、更に必要とする電力も大きなものとな
る。高電気抵抗のダストであっても、高効率な集じん性
能を発揮し、更に電力を低減することのできる方法とし
て、放電極と集じん極の間に印加する電圧を一定の直流
電圧にパルス状電圧を相乗したものとする方法がある。

【０００９】図５は、電気集じん機用のパルス電源を示
す。図において、昇圧用トランス１は、交流電圧を昇圧
し、交流高電圧を発生してダイオードブリッジで形成さ
れた整流ブリッジ２に印加する。整流ブリッジ２は交流
高電圧を整流し、インピーダンス１６を介してコンデン
サ９に正極性の直流高電圧を印加する。

【００１０】また、インピーダンス１６とコンデンサ９
との相互接続点は、インダクタンス５を介してスイッチ
ング回路３とダイオード回路１５の並列接続によって接
地に接続される。スイッチング回路３は、制御回路４に
よってそのオンオフを制御される。ダイオード回路１５
は、後述する集じん機６の静電容量とインダクタンス２
５が形成するＬＣ共振回路の帰還用回路である。逆極性
の電圧吸収用の保護回路である。

【００１１】コンデンサ９の対向電極は、集じん機６の
放電極７に接続される。集じん機６の集じん極８は接地
されている。

【００１２】スイッチング回路３がオフの時、整流ブリ
ッジ２の発生する直流高電圧はインピーダンス１６を介
してコンデンサ９に印加される。一方、スイッチング回
路３がオンになると、整流ブリッジ２の発生する直流高
電圧は、インピーダンス１６、インダクタンス５を介し
てスイッチング回路３によって接地側に接続される。こ
の時、コンデンサ９の電位は降下する。すなわち、スイ
ッチング回路３が短時間オンになると、コンデンサ９の
入力側電圧も負極性のパルス状変化を示し、この電圧変
化の交流成分はコンデンサ９を通って集じん機６の放電
極７に伝達される。なお、集じん機６の静電容量とコン
デンサ９の合成静電容量とインダクタンス５がＬＣ共振
回路を形成することにより、コンデンサＣに蓄えられた
エネルギの大部分は一旦インダクタンスＬに移り、再び
コンデンサＣに回収することができる。

【００１３】集じん機６の放電極７には、図中下方に示
す直流高電圧源１１からの定常的直流電圧も印加されて
いる。すなわち、昇圧用トランス１２の発生する交流高
電圧が、整流ブロック１３で整流され、負極性の直流高
電圧がインピーダンス１０を介して放電極７に印加され
ている。

【００１４】すなわち、放電極７は直流電圧源１１から
負極性の直流高電圧を供給され、コンデンサ９を介して
さらに負極性のパルス状直流高電圧を加算的に印加され
る。

【００１５】コンデンサ９の放電回路は、インダクタン
ス５とスイッチング回路３の直列接続によって形成され
る。直流高電圧源からの充電電圧供給は、図５のコンデ
ンサ９とインダクタンス５の接続位置に限らない。

【００１６】図６は、電気集じん機用パルス電源の他の
例を示す。本構成においては、インダクタンス５が分岐
した放電回路中ではなく、インピーダンス１６とコンデ
ンサ９との間に直列に接続されている。この接続によっ
ても、コンデンサ９の放電回路は、図５の場合とほぼ同
様である。整流ブリッジ２からコンデンサ９を充電する
充電回路が、インピーダンス１６とインダクタンス５を
介して形成される。その他の点は図５の回路と同様であ
る。

【００１７】このような電気集じん機用パルス電源にお
いて、スイッチング回路３はオフ状態からオン状態に変
化できることが必要である。このスイッチング回路３に
印加される電圧は、数十ｋＶと高いことが特徴的である
。

【００１８】図７に従来の技術によるスイッチング回路
の例を示す。複数のサイリスタＴｈ１〜Ｔｈ４の直列接
続が高い耐圧を形成し、高電圧用スイッチング素子６１
を形成している。大電流を流すためには、このような高
電圧用スイッチング素子を複数６１、６２・・・並列に
接続する。直列に接続された複数のサイリスタＴｈ１〜
Ｔｈ４は、各々そのゲ−ト端子Ｇ１〜Ｇ４を有し、この
ゲ−ト端子に印加される制御信号によってオン／オフを
制御される。ところで、オフ状態にある場合、図の最下
段に示すサイリスタＴｈ１のゲ−トＧ１は、接地電圧に
対して所定電圧の信号で形成されるが、最上段のサイリ
スタＴｈ４のゲ−トＧ４は、そのアノードが数十ｋＶの
電位にある。したがって、サイリスタＴｈ４のゲートＧ
４には数十ｋＶの電位に対して所定電位の信号を印加し
なければならない。このため、複数のサイリスタを直列
に接続したスイッチング素子においては、ゲ−ト回路の
構成が複雑となる。直列接続された複数のサイリスタが
同時にオンされないと、一部のサイリスタに高電圧が印
加され、そのサイリスタを破壊することになる。また、
並列に接続されたスイッチング素子６１、６２・・・が
同時にオフされないと、一部のスイッチング素子に過電
圧が印加され、そのスイッチング素子を破壊することに
なる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の技術による電気集じん機用パルス電源は、スイッ
チング素子としてサイリスタを用いているが、このよう
なスイッチング装置は非常に高価であり、かつ制御回路
の構成が複雑である。

【００２０】本発明の目的は、製造原価が比較的に低く
、構造が簡単な電気集じん用パルス電源を提供すること
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の電気集じん機用
パルス電源は、放電極と集じん極との間にパルス状高電
圧を印加する電気集じん機用のパルス電源であって、高
電圧供給源と接地間に接続され、スイッチオンの繰り返
し周期とが可変であっても１周期内のスイッチオンの期
間が一定な機構を備えた機械的スイッチング機構を有す
る。

【００２２】

【作用】サイリスタ等の半導体スイッチング素子に代え
、機械的スイッチング機構を用いることにより、製造コ
ストを比較的低くかつ構造を簡単にできる。この機械的
スイッチング機構のスイッチオンの期間が一定でスイッ
チオンの繰り返し周期を可変にすることにより、電気集
じん機用パルス電源に必要な性能を発揮することができ
る。

【００２３】

【実施例】以下、電気集じん機用パルス電源の実施例に
ついて説明する。パルス電源の回路構成は、図５、図６
等に示すものと同等であり、そのスイッチング回路３お
よび制御回路４の部分を以下に述べる構成のものに置換
するものである。

【００２４】このようなパルス電源は、ＬＣ振動を利用
した回路であり、スイッチング回路３とダイオード回路
１５はＬＣ振動の１回分を通電する必要がある。この１
回分のＬＣ振動を実行するのに必要なスイッチン時間τ
は、 τ＝２π（ＬＣ）１／２　 で与えられる。このスイッチング時間τは、パルス作成
用の正極性の励起電圧の変化およびパルスの発生頻度（
スイッチング周期）の変化があっても常に一定とする必
要がある。すなわち、スイッチング回路３はスイッチン
グ周期を変化することができ、かつスイッチング周期の
変化があってもそのスイッチオン時間を一定に保つもの
である。

【００２５】図１はロータリスイッチ型実施例を示す。 整流ブリッジ２、インピーダンス１６、インダクタンス
５、コンデンサ９、電気集じん機６、ダイオ−ド回路１
５は図６に示す電気集じん機用パルス電源の同等部品と
同様である。スイッチング回路３、制御回路４として、
本実施例においては破線で示す回路が接続されている。 すなわち、固定接点２１および可動接点２２で構成され
る機械的スイッチング機構が用いられている。可動接点
２２は、軸受け２５で支持され、電動機２６によって駆
動される駆動軸２４によって回転される。可動接点２２
は、駆動軸２４上に複数の可動接点群２２ａ，２２ｂ，
２２ｃ・・・を有する。

【００２６】図１（Ｂ）は、可動接点群の形態を模式的
に示す。第１の可動接点群２２ａは、２つの接点２３を
有し、駆動軸２４が回転することにより、１回転当り２
回のスイッチングを行う。

【００２７】可動接点群２２ｂは、４つの接点２３を有
し、１回転当り４回のスイッチングを行う。

【００２８】可動接点群２２ｃは、８つの接点２３を有
し、１回転当り８回のスイッチングを行う。各可動接点
群２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおける接点２３は同等のも
のである。

【００２９】電動機２６により、駆動軸２４が一定速度
で回転する時、各接点２３は固定接点２１と一定時間接
触するように設計されている。これら複数の可動接点群
は、図示しない制御機構によりその１つが選択され、固
定接点２１と接触する。なお、固定接点２１と可動接点
群２２のいずれか１つとの係合は、固定接点２１もしく
は可動接点２２のいずれかを軸方向に移行させることに
より実行される。

【００３０】本実施例においては、パルス発生頻度は多
段に設定され、その段数分の可動接点群が設けられる。 制御機構により所望の可動接点群を選択し、電動機２６
で一定速度で駆動軸２４を駆動することにより、所望の
パルス発生頻度で一定のスイッチング時間のスイッチオ
ンが実施される。このスイッチング時間は、τ＝２π（
ＬＣ）１／２　となるように制御される。

【００３１】なお、各可動接点群毎に固定接点を設け、
スイッチ手段でいずれかの固定接点を選択するようにし
てもよい。

【００３２】図２は放電特性制御型スイッチを含む実施
例を示す。本実施例においては、スイッチング回路３、
制御回路４は破線内の構造のように構成される。２つの
接点２８、２９が対向し、その間に回転する絶縁板３０
が挿入されている。絶縁板３０は、図２（Ｂ）に示すよ
うに、絶縁材料で構成された領域３１と開口もしくは絶
縁耐性の低い材料で構成された領域３２とを有する。絶
縁板の開口領域３２が両接点２８、２９の間に配置され
ると、接点間で放電が生じ、スイッチオンとなる。両接
点２８、２９間に絶縁領域３１が配置されると、放電は
停止し、スイッチオフの状態となる。この絶縁板３０は
軸受け２５によって支持され、可変速電動機２６ａで駆
動される駆動軸２４に支持、駆動されている。

【００３３】なお、図示の絶縁板の開口領域３２は、半
径方向の距離の増大に応じてその円周方向距離が短くな
るように設計されている。すなわち、半径方向距離を調
整することにより、１回転の間に開口領域３２が占める
時間が可変に設定できる。接点２８は絶縁坂３０の半径
方向に長く延在し、接点２９は、絶縁板３０の半径方向
にその位置を移動調整できるように設計されている。す
なわち、所望のパルス発生頻度が低い場合には、可変速
電動機２６ａを低速で駆動し、接点２９は絶縁板３０の
円周近傍に配置される。幅の狭い開口領域３２は、低速
で所望のスイッチング時間を与えるようにその幅が設定
されている。

【００３４】図示の絶縁板は、１回転当り４回のスイッ
チングを行う。パルス発生頻度を変化させるには、可変
速電動機２６ａの回転速度を変化させる。回転速度を増
加すると、１回転に要する時間が短縮されるため、パル
ス発生頻度は増加する。この時、パルス発生頻度の増加
にかかわらずスイッチング時間を一定に保つためには、
接点２９を中心方向に変位させる。開口領域３２は中心
方向に向かうに従って広い幅を有するため、１周期内の
スイッチング時間を変化させることができる。このよう
にして、一定のスイッチオン時間と可変繰り返しスイッ
チング周期を有する機械的スイッチング機構が実現でき
る。

【００３５】また、電気集じん機６に印加する電圧を変
化させる場合には、接点２８、２９間の放電特性は印加
電圧によって変化するため、一方の接点２９の位置を絶
縁板３０の面と垂直方向（Ｘ方向）に変位させる。この
ようにして、確実な放電によりスイッチングを得るよう
に制御する。

【００３６】図３は回転ドラム型スイッチを含む実施例
を示す。本実施例において、スイッチング回路３、制御
回路４は破線内に示す構成を有する。高圧側接点３３と
接地側接点３４は、その間を回転ドラム３５によって選
択的に接続されている。回転ドラム３５の１端部には連
続的な導電領域３６が形成されており、接地側接点３４
と定常的に接触する。回転ドラム３５の他の領域には、
導電領域３６と連続する所定パタ−ンの導電領域３７が
形成されている。その他の領域は絶縁領域３８である。

【００３７】図示の構成において、導電領域３７は左側
部分で広く、右側に進むに従ってその幅が狭く設定され
ている。この回転ドラム３５は可変速電動機２６ａによ
って駆動され、軸受け２５によって支持される駆動軸２
４によって駆動される。

【００３８】たとえば図示の状態において、回転ドラム
３５が駆動軸２４によって駆動されると、接点３３は絶
縁領域３８と導電領域３７に交互に接触する。導電領域
３７に接触している期間、接点３３は導電領域３７、導
電領域３６を介して接地側接点３４に接続される。接点
３３が絶縁領域３８に接している期間は、高圧側接点３
３は接地側接点３４から切り離される。このようにして
、１回転当り所定時間のスイッチングが行われる。導電
領域３７の幅は、回転速度が変わっても所望のスイッチ
ング時間τを与えられるように軸方向に沿って変化して
形成される。パルス発生頻度を変化させるには、駆動軸
２４の回転速度を可変速電動機２６ａを制御することに
よって変化させる。回転速度が増加した時には、パルス
発生頻度は増加するが、接点３３が同じ位置にあるとス
イッチング時間が短くなってしまう。このため、接点３
３は左側（−Ｘ方向）に変位される。すると、導電領域
３７の幅が広くなるため、回転速度の増加にかかわらず
スイッチング時間を一定に保つことができる。逆にパル
ス発生頻度を低くする時には、接点３３は右側（＋Ｘ方
向）に変位される。このようにして、パルス発生頻度を
変化でき、かつ一定のスイッチング時間を得ることがで
きる。

【００３９】以上いくつかの実施例について本発明を説
明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。 高圧側端子と接地側端子を選択的に接続し、スイッチン
グ周期を変化できかつスイッチング時間を所定の値に保
つことができる機械的スイッチング機構であれば、どの
ような機構を採用することもできる。

【００４０】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。

【００４１】

【発明の効果】スイッチング頻度が可変の機械的スイッ
チング機構を用いることにより、パルス発生頻度が制御
できる。機械的スイッチング機構を用いるため、特殊な
機器を用いなくとも保守、点検が容易となる。

【００４２】スイッチング頻度を変化させても、通電時
間を一定に制御することができる。このため、半導体ス
イッチング素子を用いなくても、高電圧の所望スイッチ
ングを実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す。図１（Ａ）はスイッチ
ング回路周辺を示す回路図、図１（Ｂ）は可動接点部を
概略的に示す概念図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す。図２（Ａ）はスイ
ッチング回路周辺部を示す回路図、図２（Ｂ）は絶縁板
の構成を概略的に示す平面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図４】電気集じん機を説明するための図である。図４
（Ａ）は電気集じん機の原理を説明するための概念図、
図４（Ｂ）は電気集じん機の電極構造を示す断面図であ
る。

【図５】電気集じん機用パルス電源の例を示す回路図で
ある。

【図６】電気集じん機用パルス電源の他の例を示す回路
図である。

【図７】従来の技術によるスイッチング回路の例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１　　昇圧用トランス ２　　整流ブリッジ（ダイオードブリッジ）３　　スイ
ッチング回路 ４　　制御回路 ５　　インダクタンス ６　　電気集じん機 ７　　放電極 ８　　集じん極 ９　　コンデンサ １０、１６　　インピーダンス １１　　バイアス電圧用直流電源 １２　　昇圧用トランス １３　　整流ブロック ２１　　固定接点 ２２　　可動接点 ２３　　接点 ２４　　駆動軸 ２５　　軸受け ２６　　電動機 ２８、２９　　接点 ３０　　絶縁板 ３１　　絶縁領域 ３２　　開口領域 ３３、３４　　接点 ３５　　回転ドラム ３６、３７　　導電領域 ３８　　絶縁領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放電極と集じん極との間にパルス状高
   電圧を印加する電気集じん機用のパルス電源であって、
   高電圧供給源と接地間に接続され、スイッチオンの繰り
   返し周期とが可変であっても１周期内のスイッチオンの
   期間が一定な機構を備えた機械的スイッチング機構を有
   する電気集じん機用パルス電源。
2. 【請求項２】　　前記機械的スイッチング機構が対向配
   置された１対の電極であって、少なくとも一方の電極の
   位置が可動な１対の電極と、前記電極間に配置され、絶
   縁材料のパターンを有する回転部材とを含むギャップス
   イッチを含む請求項１記載の電気集じん機用パルス電源
   。
3. 【請求項３】　　前記機械的スイッチング機構が、円周
   方向の幅が軸方向位置に関して連続的に変化する導電パ
   タ−ンを有する円筒部材とこの円筒部材の円周面に接触
   する摺動電極部を有する請求項１記載の電気集じん機用
   パルス電源。